Síntesis de semiconductores nanoestructurados de TiO2-Al2O3 para degradación de patógenos vegetales

Abstract

Among photochemical processes in heterogeneous phase, titanium dioxide has been shown to be the most effective photocatalyst to degrade contaminants by the oxidation process. In this work, TiO2-Al2O3 mixed oxides were synthesized by the microwave assisted sol-gel method using titanium tretabout oxide and aluminum tri-sec-butoxide as precursors and using Tween 20 surfactant to obtain a mesoporous nanostructure, the obtained gels were calcined at various temperaturas (400°C, 500°C and 600°C), in order to use them as photocatalysts in the degradation of plant pathogens. In the synthesis of the materials it was found that the temperature at which the anatase phase is obtained was 500°C, the parameters of synthesis of 4 h of stirring and 4 min of treatment with microwave were showing a greater surface area. These conditions were used for the synthesis of the mixed oxides. The mixture of TiO2-Al2O3 oxides resulted in the obtention of mesoporous nanostructured aggregates in the anatase phase, verified by the characterization in MEB, DRX, Raman and Infrared Spectroscopies, showing the characteristic peaks and bands of the anatase phase, as well as their chemical composition. The techniques used for characterization were X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy, Transmission Electron Microscopy Infrared and Raman Spectroscopy, and Specific Surface Area measurement, no evidence of alumina phases segregation was found. Probing that with the synthesis method used, it was possible that the alumina entered solid solution in the anatase phase of Titania in all the concentrations studied here.

Una gran cantidad de estudios e investigaciones de los procesos fotoquímicos en fase heterogénea se han desarrollado, en distintos compuestos como fotocatalizadores. El dióxido de titanio se ha mostrado como el más efectivo fotocatalizador para degradar contaminantes mediante el proceso de oxidación. En este trabajo se presentan los resultados de la síntesis y caracterización de los óxidos mixtos TiO2-Al2O3, sintetizados por el método sol-gel asistido por microondas, utilizando como surfactante el agente direccionante Tween 20 para la obtención de una nanoestructura mesoporosa, utilizando como precursores el tretabutóxido de titanio y tri-sec butóxido de aluminio. El gel obtenido por microondas fue calcinado a diferentes temperaturas (400°C, 500°C y 600°C) para obtener la fase anatasa de TiO2 y dopado con diferentes cantidades de alúmina, con el fin de emplearlos como fotocatalizadores en la degradación de patógenos vegetales. En la síntesis de los materiales se encontró que la temperatura a la que se encuentra la fase anatasa es a 500°C, los parámetros de síntesis de 4 h de agitación y 4 min de tratamiento con microondas fueron donde se muestra una mayor área superficial. Estas condiciones se utilizaron para la síntesis de los óxidos mixtos. La mezcla de los óxidos TiO2-Al2O3 dio como resultado la obtención de agregados nanoestructurados mesoporosos en fase anatasa, comprobado por la caracterización en MEB, DRX, Raman e Infrarrojo, donde se muestran los picos y las bandas característicos de la fase anatasa, así como su composición química. Mediante las técnicas utilizadas para la caracterización no se encontró evidencia de segregación de fases de alúmina por lo que se concluye que, por el método de síntesis empleado, se logró que la alúmina entrara en solución sólida en la fase anatasa de la titania en todas las concentraciones aquí estudiadas.